KR101406848B1

KR101406848B1 - 방사무늬 김을 이용한 직물의 염색방법

Info

Publication number: KR101406848B1
Application number: KR1020120146632A
Authority: KR
Inventors: 김상률
Original assignee: 목포대학교산학협력단
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-13

Abstract

방사무늬 김으로부터 추출한 추출액으로 직물을 염색하는 방법 및 이 방법에 의해 염색된 직물이 제공된다. 소취성, 자외선차단성 및 항균성이 뛰어난 직물을 얻을 수 있다.

Description

방사무늬 김을 이용한 직물의 염색방법{Dyeing method for fabric using Phorphyra yezoensis}

본 발명은 방사무늬 김 추출물을 이용한 직물의 염색방법 및 그 방법으로 염색된 직물에 관한 것이다.

해양생물자원을 활용한 신물질 및 유용물질개발에 대한 관심과 연구가 점차 증가하고 있으나 섬유분야에서의 해조류를 활용한 기술 개발 및 섬유 패션제품 개발은 아주 미미하며 특히 해조류를 이용한 기능성 천연염료의 개발 및 염색에 의한 기능성 웰빙 해양패션의류제품 개발에 관한 연구는 특히 미미하다.

해양은 지구표면의 70%나 차지하고 있을 뿐만 아니라 지구 전 동물종의 80%가 해양생물로 그 종류는 50여만종에 달하고 있다. 해양생물중 해조류는 대부분 식용으로 활용되어 그 사용에 제한적이었으나 최근 해조류 등의 수산식품이 동맥경화, 심근경색, 고혈압, 협심증, 뇌졸중, 당뇨병 등 성인병의 예방과 치료에 효과적이란 사실이 과학적으로 입증되면서 수산식품의 생리활성을 이용한 기능성식품 개발 및 제약화에 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.

해조류는 오래 전부터 우리나라를 비롯한 극동지역에서 식용화되어 왔으며, 특히 우리나라에서 김, 미역 및 다시마는 가장 대량으로 생산되고 널리 소비되는 해조류이다. 이들은 식품으로서뿐만 아니라, 소득수준의 향상과 식생활 형태의 서구화에 따른 동물성 단백질과 지방 섭취의 급증으로 비만, 당뇨, 담석 등의 대사성 질환, 변비, 장암 등의 질환이 급증하고 있는 실정에 대응하여, 최근에는 이들의 항균성 및 항염증성을 이용한 신물질의 개발, 심장질환의 예방과 치료, 비만억제제 및 항암제 등 기능성 식품개발 및 제약화에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, 현재 대부분의 해조류는 건조제품, 염장제품의 형태로 제조 판매되고 있으며, 기능성 해조차, 묵, 잼, 분말쥬스, 기능성 음료 및 식초의 제조에 관한 연구가 있을 뿐 해조류의 활용분야 확대를 위한 연구가 부족한 편이다.

김 등 해조류의 기능성에 대한 연구는 이들에 포함된 지방산 화합물, 페놀/탄닌류, 할로겐류, 테르페노이드(terpenoid), 3-브로모-4,5-디히드록시벤질알코올에 의한 항암작용, 아미노산, 알긴산에 의한 혈압저하 및 콜레스테롤 억제작용 외에도 항충치작용, 유해중금속 제거작용, 효소활성화 및 억제작용 등에 대한 연구 및 항산화 효과에 대한 연구가 최근 진행되고 있다. 가공면에서는 미역김, 김을 이용한 기능성 해조차 제조 등에 관한 연구 등이 있다.

한편, 해조류의 섬유 분야에의 적용은 대표적으로 알긴산 섬유를 중심으로 진행되어 오고 있다. 알긴산은 해양생물의 하나인 갈조류에서 추출한 것으로 식품, 의약품뿐만 아니라 섬유 분야에서 증점, 안정, 유화 등의 목적으로 사용되고 있다. 알긴산 섬유는 알긴산이 금속염과 가교결합을 형성, 겔화되는 특성을 이용하여 섬유화한 것으로 최근 의료용 섬유소재인 지혈 및 창상피복재의 주요소재로 사용되면서 친환경 섬유소재로 각광을 받고 있으나 국내에서는 거의 수입에 의존하고 있는 실정이다.

페루 방직업계에서는 페루해역에서 많이 생산되는 돌가시리과(gigartinaceae) 해조류를 이용하여 자외선 차단 섬유를 개발하고 이를 모자, 재킷, 핸드백, 내의, 비키니 등에 적용, 99.7%의 자외선 차단 효과와 기존제품보다 약 30% 이상의 고가판매가 가능한 기능성 섬유패션제품을 시장에 출하하여 큰 반향을 일으켰다. 또한 '시셀'은 독일 지머(Zimmer)사가 친환경적인 리오셀 공정을 접목한 소재로, 인류의 마지막 보고라고 불리는 심해 바다의 해조류를 접목해 개발한 환경 친화 소재이다. 상기 해조류는 다공성과 개방형 구조를 지녀 의류에 사용했을 경우 각종 영양소를 전달하고 피부의 노폐물은 섬유 속으로 흡수되며 미용 효과와 의학적 효과를 발현한다고 알려져 있다. 미용 효과로는 혈액순환, 신진대사 촉진, 세포 자정 능력 함양, 피부 보호 및 보습, 노화 방지 기능을 나타내며, 의학적 효과로는 항박테리아성, 항염증성, 상처부위 피부 재활, 및 알레르기에 의한 피부자극, 신경성 피부염, 건선 등을 치료하는 기능을 나타내는 것으로 알려져 있다.

최근 이와 같이 해양생물자원을 활용한 신물질 및 유용물질개발에 대한 관심과 연구가 점차 증가하고 있으나, 섬유분야에서의 해조류를 활용한 기술개발 및 섬유패션제품 개발, 특히 해조류를 이용한 기능성 천연 염료의 개발 및 염색에 의한 기능성 웰빙 해양패션의류 제품 개발에 관한 연구는 아주 미미하다.

따라서, 해조류를 이용한 천연염료 개발 및 섬유제품에의 응용은 우리나라에서 생산되는 해조류의 수출 감소로 인한 수산업계의 불황을 타계하고, 국내 어업의 활성화를 증진시킬 수 있고, 일본 등 해조류를 이용한 염료개발 및 응용화에 박차를 가하고 있는 선진국들의 기술 선점화를 극복할 수 있는 대안이라고 할 것이다.

본 발명의 일 측면에서는 김 추출 염료를 이용한 직물의 염색 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 측면에서는 상기 염색 방법으로 염색된 소취성 및 자외선 차단성 직물을 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에서는

방사무늬 김(Porphyra yezoensis)에 추출 용매를 가하여 색소 추출액을 얻는 단계;

상기 색소 추출액으로부터 염료를 준비하는 단계; 및

상기 염료로 직물을 염색하는 단계

를 포함하는 직물 염색 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에서는,

상기 방법으로 염색된 직물을 제공한다.

본 발명의 직물 염색 방법에 따르면, 염색조건, 매염조건 및 천연광물처리에 따른 다양한 색상 발현뿐만 아니라 항균성, 소취성, 자외선차단성, 음이온 및 원적외선 방출 특성 등 다양한 기능성을 가진 직물을 얻을 수 있다.

이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 직물 염색 방법은 방사무늬 김에 추출 용매를 가하여 색소 추출액을 얻는 단계; 상기 색소 추출액으로부터 염료를 준비하는 단계; 및 상기 염료로 직물을 염색하는 단계를 포함한다.

본 발명에 사용되는 방사무늬 김은 주 색소가 클로로필(chlorophyll)과 카로티노이드(carotenoids)로 주로 녹색과 황색 계열의 색상을 나타내며, 본 발명의 방법에 의해 80℃에서의 고온 염색도 가능하다. 또한, 국내에서 다량으로 생산되고 있으므로 저렴한 비용으로 구입할 수 있다는 장점이 있다.

상기 직물 염색 방법에 사용되는 추출 용매로는 특별한 제한은 없으며, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 아세토니트릴 및 물 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 추출 용매는 방사무늬 김 100중량부에 대하여 10 내지 100중량부의 양으로 사용할 수 있다.

상기 색소 추출액으로부터 염료를 준비하는 단계는 상기 색소 추출액을 감압농축하여 색소 농축액을 얻거나, 상기 색소 추출액을 동결 건조하여 색소 분말을 얻는 단계를 포함할 수 있다.

상기 염료로 직물을 염색하는 단계는 직물이 포함된 욕조에 욕비 1: 100에서 상기 염료를 농도 5 내지 100%o.w.f.로 투입하여 pH 2 내지 11, 온도 40 내지 90℃에서 20분 내지 120분동안 행해질 수 있다.

이 때 상기 염료의 농도(%o.w.f.)는 색소의 중량을 직물 중량 기준으로 나타낸 것이다.

상기 염색시 pH 조절은 수산화나트륨, 아세트산 및 탄산칼륨중에서 선택된 1종 이상의 화합물을 첨가하여 행해질 수 있다.

상기 색소 농축액 또는 색소 분말을 적당한 용매에 희석 또는 용해시켜 염색에 사용할 수 있다. 이 때 사용되는 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸아세테이트, 아세토니트릴 및 아세톤중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 염색 단계에서 염욕의 pH, 온도 및 염색 시간 등을 조절하여 원하는 명도 및 채도의 색상으로 직물을 염색할 수 있다.

상기 염료의 농도는 5 내지 100%o.w.f., 예를 들어 10 내지 40%o.w.f.인 것이 바람직하다.

상기 염색하는 단계는 20 내지 120분, 예를 들어 60 내지 120분 동안 행해질 수 있으며, 40 내지 90℃, 예를 들어 60 내지 90℃의 온도에서 행해질 수 있다. 또한 상기 염색시 염욕의 pH는 2 내지 11, 예를 들어 2 내지 3으로 조절할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 직물 염색 방법은 상기 염색 단계 이전 또는 이후에 천연매염제로 매염처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

천연매염제로는 철장액, 잿물 또는 초산동을 사용할 수 있으며, 매염제의 농도는 욕조 중량 기준으로 1 내지 5% o.w.b., 예를 들어 2 내지 5% o.w.b.일 수 있다. 매염 시간은 10 내지 60분, 예를 들어 20 내지 30분일 수 있다.

본 발명에 따른 직물 염색 방법에 의하면 황색, 녹색 또는 녹황색으로 염색된 직물을 얻을 수 있다. 사용되는 매염제의 종류, 매염 시기 등을 조절하여 상기 색들 중 어느 하나로 염색되도록 할 수 있다.

상기와 같이 천연매염제로 매염처리를 함에 따라 염색된 직물의 세탁견뢰도, 드라이클리닝견뢰도, 일광견뢰도 및 땀견뢰도를 향상시킬 수 있다.

상기 직물로는 특별히 제한되지는 않으며, 면, 마, 모, 실크, 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아크릴 또는 스판덱스일 수 있다.

본 발명에 따른 직물 염색 방법에서 상기 염색하는 단계 후에 직물을 모나자이트로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

모나자이트(monazite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 세륨족 희토류 원소의 인산염 광물로서 판상(板狀) 또는 단주상(短柱狀)의 결정을 이루며, 때로는 입상(粒狀) 또는 괴상(塊狀)이다. 산성 심성암, 편마암, 결정편암 중에 지르콘 등과 함께 부성분 광물로서 산출되며, 그 밖에 화강암질 페그마타이트나 고온열수광맥 중에 농집되어 광상을 이룬다. 타이, 말레이시아, 인도, 브라질, 오스트레일리아 등에서 사광(砂鑛)을 이루어 대량으로 산출되며, 음이온을 다량 방출하는 광물로 알려져 있다.

본 발명의 직물 염색 방법에서는 자율신경이상 개선작용, 세포기능 활성화에 의한 신진대사 증진, 혈액의 정화, 저항력 증진, 소화작용 촉진, 및 두통, 신경통의 완화작용을 나타내는 음이온 방출소재인 모나자이트로 처리하여 염색 직물에 음이온 방출특성 및 원적외선 방출특성을 부가한다.

상기 모나자이트로 처리하는 단계는 모나자이트 농도 5 내지 20% o.w.b.(on the weight of bath)로 40 내지 60℃의 온도에서 20 내지 60분간 행해질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 염색된 직물이 제공된다.

본 발명에 따라 염색된 직물은 종래의 김을 포함한 해조류 추출물을 이용한 염색 방법으로 염색한 직물에서는 얻을 수 없었던 다양한 기능성을 가질 수 있다. 특히, 소취성 및 자외선차단 특성이 우수하며, 이 외에도 항균성 및 견뢰성이 뛰어나며, 음이온방출 특성과 원적외선방출 특성도 부가적으로 가질 수 있다.

또한, 매염제의 종류와 농도, 매염 시간 등을 조절하여 녹색, 황색 또는 녹황색의 색상으로 염색된 직물을 얻을 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

실시예

- 시료 및 시약

염색에 사용된 시료는 시중 시판 견직물을 정련하여 사용하였으며, 김(Porphyra yezoensis, 방사무늬김)은 시중에서 구입하여 분쇄하여 사용하였다. 매염제로는 천연매염제인 잿물(Al), 동장액(Cu), 철장액(Fe)을 제조하여 사용하였다. 기타 시약 등은 1급 시약을 그대로 사용하였다.

- 김 색소 추출 및 염료 제조

김 100g에 1L의 메탄올을 가하여 상온에서 24시간 추출 및 여과하여 이를 진공 회전 증발기(vacuum rotary evaporator)를 이용, 40℃에서 5시간 농축한 다음 동결건조기로 건조하여 색소 분말을 제조, 사용하였다.

- 천연 매염제의 제조

철장액(Fe)은 섬유 100g당 녹슨 쇠못 500g, 식초 500cc, 물 500ml를 스테인레스 용기에 넣어 20분 이상 끓여 액량이 반이 되도록 졸여서 제조하였고, 초산동(Cu)은 동판 500g을 식초 1000ml에 넣고 10분간 끓여 제조하였다. 잿물(Al)은 동백나무 줄기 및 잎을 태운 재를 큰 그릇에 모두 재울 수 있을 양의 뜨거운 물을 붓고 잘 저어서 24시간 방치한 후 맑은 윗물만 사용하였다.

- 염색

상기에서 얻은 색소 분말을 견직물에 욕비 1: 100, 색소농도 10~100%o.w.f., 염색온도 40~90℃, 염색시간 20~120분, pH 2~11로 변화시키면서 IR 염색기(Daelim Starlet Engineering, Model DL-1001)를 사용하여 염색하였다.

- 매염제 처리

1~5% o.w.b.의 Al, Cu 및 Fe 매염제 각각으로 욕비 1: 100, 40℃에서 20분간 선매염 또는 후매염하고, 욕비 1:100, 색소농도 50~100%o.w.f., 80℃에서 60분간 염색을 실시하였다.

- 모나자이트 처리

상기한 것과 동일한 방법으로 염색한 견, 면, 레이온 및 폴리에스테르 직물을 이용, 욕비 1:50, 모나자이트(구입처: 우창음이온, 제품명:모나자이트) 농도 5~20%o.w.b(on the weight of bath)로, 고착제로 NaCl을 1~ 5%o.w.b로 하여, 처리 온도 40~60℃에서 각 20~60분간 처리한 다음 수세하고 건조하였다.

사용한 모나자이트의 입도 및 성분 분석은 다음과 같이 행하였다.

- 모나자이트 입도 및 성분 분석

모나자이트 입자 크기는 입도분석기(Mastersizer S, Mavern Instruments, Ltd.) 를 이용하여 분석하였고, 모나자이트의 구성 성분과 조성은 X-ray 회절분석기(Xpert-pro MPD, PANalytical, Netherlands)를 이용하여 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구성 원소	중량(%)
O	31.26
Ce	29.54
P	16.35
La	14.15
Ag	5.28
Si	2.57
Al	0.84

사용된 모나자이트의 평균입경은 1859.3mm이었다.

염색한 직물에 대하여 다음과 같은 특성 및 기능성을 측정하였다.

- 겉보기 염착 농도 및 표면색 측정

염색물의 겉보기 염착 농도는 휴대용 색도계(Handy type colorimeter, Color System Co., Model JX 777)를 사용하여 400~700㎚의 범위에서 10nm 간격으로 표면 반사율을 측정한 후, 염색물의 최대 흡수 파장에서 Kubelka-Munk 식에 의해 K/S 값으로 구하였다:

K/S=(1-R)2/2R

R: 최대 흡수 파장에서의 표면 반사율

K: 흡광 계수

S: 산란 계수

또한, 1976년 CIE에서 제정한 색차 식에 의하여 L^*, a^*, b^* 값을 먼셀(Munsell) 표색계 변환법에 따라 색의 3 속성 값인 명도, 채도 및 색상을 구하였으며, 미염색 직물과의 색차는 ΔE^*ab 로 나타내었다:

ΔE^*ab= [(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)²]^½

측정 결과에서 L^*은 명도를, +a^* 방향은 적색, -a^* 방향은 녹색 색상으로의 변화, +b^* 방향은 황색, -b^* 방향은 청색 색상으로의 변화를, H는 색상(Hue), V는 명도(Value), C는 채도(Chroma)를 나타낸다.

- 각종 염색 견뢰도 측정

세탁견뢰도는 KS K ISO 105 C06:2007 A2S법, 일광견뢰도는 KS K ISO 105 B02:2010법, 마찰견뢰도는 KS K 0650:2011법, 땀견뢰도는 KS K ISO105 E04:2010법, 드라이클리닝견뢰도는 KS K ISO 105 D01:2010법에 준하여 측정하였다.

- 항균성 측정

항균성은 KS K 0693: 2011에 의하여 공시균으로 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, ATCC 6538)와 클렙시엘라 뉴모니에(Klebsiella pneumonia, ATCC 4352)를 사용하여 정균 감소율(bacteria reduction rate)을 측정하여 평가하였다.

- 소취율 측정

가스검지관법을 이용하여 암모니아 가스를 측정 용기에 직접 떨어뜨린 다음 2시간이 지난 후 암모니아 가스의 감소 정도를 측정하였다. 방사무늬 김으로부터 얻은 염료로 염색한 견직물과, 염색 후 각종 천연매염제로 매염한 견직물을 사용하여, 120분 처리한 후 소취율을 조사하였다. 시료는 10cm×10cm의 크기로 하였고, 주입된 암모니아 가스의 초기 농도는 100ppm, 실험에 사용된 용기의 부피는 5L로 하였다. 탈취율 계산식은 다음과 같다:

소취율(%) =

C_b: 블랭크의 가스 농도

C_s: 시료가 존재하는 블랭크의 가스 농도

- 자외선 차단율 시험

자외선 차단율 및 차단지수시험은 KS K 0850:2009에 의거하여 실시하였다.

자외선 차단율은 시료에 자외선을 투과시켰을 때 투과하지 않은 자외선 백분율을 나타내며, 자외선 차단지수(ultraviolet protection factor, 즉 UPF))는 시료 없이 투과된 평균 자외선에 대한 시료를 투과한 평균 자외선의 비율을 나타낸다. 자외선은 멜라닌 색소의 전구물질을 산화시켜 멜라닌을 생성하여 피부를 검게 만들며 피부노화를 촉진시키는 파장 315~400nm의 자외선 A(UV-A, 장파 장자외선 혹은 근자외선), 피부의 혈관이 확장되고 혈액의 흐름이 증대되는 Sun-Burn 현상을 초래하며 피부를 태워 색소 침착을 촉진하는 파장 290~315nm의 자외선 B(UV-B, 중파장 자외선), 살균작용이 있는 파장 180~290nm의 자외선 C(UV-C, 단파장 자외선 혹은 원자외선)로 구분한다. 실험은 KS K 0901 실험실 표준상태에서 실시하였으며 시료의 자외선 투과율을 측정하였다.

결과의 표시는 차단율(UV-A 및 UV-B) 및 자외선 차단지수(UPF)로 나타내며 시험결과는 소수점 이하 첫째 자리까지 표시하였다.

- 음이온 측정

KFIA-F1-1042법에 의거, 전하입자 측정장치인 이온카운터(Ion counter, Japan)를 이용, 온도 25ㅀC, 습도 32%, 대기중 음이온 수 104 ion/cc의 조건에서 10번 측정하여 평균값을 산출하였으며 단위체적당 이온 수로 결과를 표시하였다.

- 원적외선 측정

측정은 KFIA-F1-1005법에 의거, 인체 온도와 근접한 37ㅀC에서 FT-IR 분광계(Spectrometer)를 이용하여 블랭크 바디(BLACK BODY)에 대비하여 측정하였다.

하기 표 2는 염색온도 60℃, 염색시간 60분에서 염색하였을 때 방사무늬 김으로부터 추출한 염료의 농도에 따른 표면색의 변화 및 색차를 나타낸 것이다

		L^*	a^*	b^*	ΔE	H	V/C
미염색		94.21	-0.60	6.88		0.00	9.32/0.00
염료 농도 (%o.w.f.)	5	90.98	0.25	10.48	4.95	9.78Y	8.99/1.85
	10	86.16	-0.03	21.07	16.35	9.48Y	8.49/3.33
	20	79.83	-3.63	26.94	24.89	6.63Y	7.84/4.18
	40	77.47	0.04	11.81	17.03	9.92Y	7.60/2.02
	80	88.88	0.06	5.85	7.33	3.92GY	8.77/1.20
	100	87.68	0.32	3.95	6.71	2.49GY	8.65/1.36

상기 표 2에서 보듯이, 염색시 사용하는 염료의 농도가 증가할수록 명도는 저하하여 색상이 진해졌으며, 80 %o.w.f. 이상에서는 다시 증가하는 경향을 보았다. 김 추출 염료로 염색시 적색을 띠는 경향은 미염색 견직물에 비해 증가하였으며 염료의 농도가 증가하면 10~20%o.w.f.에서는 적색을 띠는 경향이 저하하고 40o.w.f.% 이상부터는 다시 증가하는 경향을 보였다. 황색을 띠는 경향은 염료 농도가 증가할수록 증가하다가 40%o.w.f. 이상에서는 다시 저하하는 경향을 나타냈으며 색차(ΔE) 또한 동일한 경향을 나타내었다. 색상은 색소농도 40%o.w.f.까지는 Y 계열을, 그 이상 농도에서는 GY 계열을 보였다.

하기 표 3에는 염색 시간에 따른 견직물의 표면색 변화를 관찰한 결과를 나타내었다.

		L^*	a^*	b^*	ΔE	H	V/C
미염색		94.21	-0.60	6.88		0.00	9.32/0.00
시간 (분)	20	82.64	-4.07	10.48	18.88	1.07GY	8.13/3.44
	40	81.51	-3.84	21.07	19.39	0.88GY	8.02/3.43
	60	80.90	-3.75	26.94	19.72	0.75GY	7.95/3.42
	80	79.40	-3.09	11.81	19.24	0.70GY	7.80/3.10
	100	80.31	-3.71	5.85	18.82	1.23GY	7.89/3.16
	120	79.42	-4.15	3.95	20.20	1.31GY	7.80/3.32

상기 표 3은 염료농도 20%o.w.f., 염색온도 80℃, pH 3에서 염색하였을 때 염색시간에 따른 표면색 및 색차의 변화를 나타낸 것이다. 염색시간이 증가할수록 명도는 저하하였으나 그 변화는 크지 않았으며 염색시간 60분 이후에는 거의 동일한 명도를 나타내었다. 적색을 띠는 경향은 염색시간이 증가함에 따라 증가하다가 다시 저하하는 경향을 보였으며, 저하하다가 다시 증가하는 경향을 나타내었다. 색차는 염색시간에 따라 큰 변화를 보이지 않았으며 색상은 0.70GY~1.31GY이었다.

하기 표 4는 염욕의 pH에 따른 견직물의 표면색 변화를 관찰한 결과를 나타내었다.

		L^*	a^*	b^*	ΔE	H	V/C
미염색		94.21	-0.60	6.88		0.00	9.32/0.00
pH	2	80.42	-4.03	21.29	20.16	0.38GY	7.90/3.43
	3	81.51	-3.84	21.07	19.39	0.88GY	8.02/3.43
	5	83.15	-2.36	19.59	18.68	9.89Y	8.12/3.16
	7	84.53	-1.00	19.47	16.79	8.19Y	8.18/3.12
	9	87.88	0.84	18.98	13.91	6.50Y	8.67/3.09
	11	88.05	1.86	16.03	11.16	4.79Y	8.69/2.63

상기 표 4는 염색 온도 80℃, 염색시간 60분에서 염욕의 pH에 따른 표면색 및 색차의 변화를 나타낸 것이다. pH가 증가할수록 명도는 증가하였으며 적색을 띠는 경향은 증가하고 황색을 띄는 경향은 감소하였으며, pH 2에서 가장 뚜렷한 색차를 나타내었으나 pH 3과의 차이는 그다지 크지 않았다. 색상은 pH 2 ~ 3에서는 GY 계열을, pH 5 이상에서는 Y 계열을 나타내었다.

하기 표 5는 염색전 매염처리를 행하였을 경우 표면색의 변화를 관찰한 결과를 나타내었다.

		L^*	a^*	b^*	H	V/C
미염색		94.21	-0.60	6.88	0.00	9.32/0.00
Al농도 (%, o.w.b.)	1	71.32	-5.55	36.09	9.57Y	6.97/5.43
	2	69.23	-5.92	34.99	9.96Y	6.64/5.28
	3	67.26	-6.02	34.14	0.37GY	6.56/4.73
	4	67.34	-5.90	33.30	0.22GY	6.57/5.10
	5	68.06	-5.77	30.59	0.04GY	6.75/5.17
Cu 농도 (%,o.w.b.)	1	67.85	-9.83	27.11	3.33GY	6.62/4.58
	2	68.65	-10.43	26.29	3.91GY	6.70/4.54
	3	69.06	-10.98	25.06	4.58GY	6.74/4.45
	4	69.38	-10.21	24.97	4.13GY	6.78/4.37
	5	69.48	-9.67	24.72	3.86GY	6.77/4.29
Fe 농도 (%, o.w.b.)	1	63.94	-4.85	30.46	9.73Y	6.22/4.65
	2	63.58	-4.17	30.39	9.21Y	6.19/4.63
	3	59.95	-3.08	28.59	8.37Y	5.83/4.38
	4	60.98	-3.87	30.31	8.97Y	5.91/4.58
	5	61.04	-4.07	30.36	9.35Y	5.93/4.59

상기 표 5는 염색전 매염처리(선매염)시 매염제 종류 및 농도에 따른 표면색의 변화를 나타낸 것이다.

Al 매염후 염색하였을 때 매염제 농도가 증가할수록 명도(L)는 저하하여 색상이 진하여지다가 다시 증가하는 경향을 보였으며, 녹색을 띠는 경향(-a)은 매염제 농도가 증가할수록 증가하다가 다시 감소하였으며, 황색을 띄는 경향(+b)은 매염제 농도 증가에 따라 꾸준히 감소하는 경향을 나타내었다. 색상은 Al 매염제 2% 이하에서는 황색 계열을, 그 이상의 농도에서는 녹황색 계열을 나타내었으며, 채도는 감소하다가 다시 증가하였다.

Cu 매염시에는 매염제 농도 증가에 따라 명도(L)는 꾸준히 증가하여 색상이 연하여졌으며, 녹색을 띠는 경향(-a)은 증가하다가 다시 감소하고 황색을 띠는 경향(+b)은 꾸준히 저하하였다. 채도는 Cu 매염제 농도 증가에 따라 감소하였으며 색상은 3.33~4.58 GY로 뚜렷한 녹황색 계열을 나타내었다.

Fe 매염시 명도는 매염제 농도에 따라 감소하다가 다시 증가하는 경향을 나타내었으며, 녹색 및 황색을 띠는 경향은 감소하다가 다시 증가하였으며, 채도 또한 비슷한 경향을 나타내었다. 색상은 8.37 Y ~ 9.73 Y로 황색 계열을 보였다.

하기 표 6은 염색 후 매염처리했을 때 표면색의 변화를 관찰한 결과를 나타내었다.

		L^*	a^*	b^*	H	V/C
미염색		94.21	-0.60	6.88	0.00	9.32/0.00
Al농도 (%,o.w.b.)	1	66.93	-8.21	30.91	1.69GY	6.53/4.90
	2	70.92	-8.11	30.97	1.62GY	6.93/4.91
	3	71.10	-7.85	31.23	1.53GY	6.95/4.97
	4	70.11	-7.46	30.26	1.44GY	6.85/4.72
	5	67.75	-6.33	29.94	0.71GY	6.61/4.75
Cu 농도 (%, o.w.b.)	1	72.11	-5.01	21.90	1.12GY	7.05/3.73
	2	71.78	-5.47	22.29	1.54GY	7.02/3.66
	3	69.23	-5.85	22.99	1.61GY	6.76/3.65
	4	67.36	-6.19	23.39	2.18GY	6.57/3.62
	5	68.23	-5.79	21.81	1.87GY	6.66/3.82
Fe 농도 (%, o.w.b.)	1	68.16	-4.45	27.23	9.93Y	6.65/4.22
	2	65.50	-2.71	26.69	8.47Y	6.38/4.11
	3	65.42	-0.87	24.93	7.03Y	6.37/3.88
	4	60.88	0.22	23.01	6.17Y	5.92/3.64
	5	62.08	-0.90	23.99	7.16Y	6.04/3.74

상기 표 6은 염색한 다음 후매염 처리하였을 때 매염제 종류 및 농도에 따른 표면색의 변화를 나타낸 것이다.

Al 매염시 매염제 농도가 증가함에 따라 명도(L)는 증가하며 색상은 연하여지다가 다시 진하여졌으며, 적색 및 황색을 띠는 경향은 매염제 농도에 따라 증가하다가 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 채도 또한 증가하다가 감소하였으며 색상은 0.71 ~ 1.69 GY로 녹황색 계열을 보였다.

Cu 매염시 명도는 감소하다가 약간 증가하였으며 적색을 띠는 경향은 감소하다가 약간 증가하였고, 황색을 띠는 경향은 증가하다가 약간 감소하는 경향을 보였으나 일반적으로 매염제 농도가 증가함에 따라 명도, 적색을 띠는 경향 및 채도는 감소하고 황색을 띠는 경향은 증가하는 경향을 나타내었다. 색상은 1.12 ~ 2.18 GY로 녹색계열을 나타내었다.

Fe 매염시 명도 및 황색을 띠는 경향은 매염제 농도가 증가함에 따라 감소하다가 증가하였으며, 적색을 띠는 경향은 증가하다가 다시 감소하였으나 일반적으로 매염제 농도 증가에 따라 명도, 황색을 띠는 경향 및 채도는 감소하였으며 적색을 띠는 경향은 증가하였다. 색상은 6.17 ~ 9.93 Y로 황색 계열을 나타내었다.

하기 표 7은 모나자이트 미처리 및 처리시 음이온 방출특성 결과를 나타내었다.

직물	처리	음이온(cc)
면	염색	168
면	염색-M처리	11,400
레이온	염색	168
레이온	염색-M 처리	9,428
폴리에스테르	염색	12
폴리에스테르	염색-M 처리	356
견	염색	158
	염색-M 처리	8,470
	염색-M 처리-세탁	3,566

(M: 모나자이트)

상기 표 7은 면, 레이온, 폴리에스테르 및 견직물을 김 추출 염료로 염색하고 모나자이트 처리하였을 때의 음이온방출 특성을 나타낸 것이다. 김 추출 염료로 염색하였을 때 158~168 이온/cc로, 김 추출 염료의 음이온 방출특성은 없는 것으로 판단되었다. 그러나 모나자이트로 처리하였을 경우 폴리에스테르 직물의 경우 356이온/cc이었으나, 그 외의 직물은 8,470 ~ 11,400 이온/cc로 매우 높은 음이온 방출특성을 나타내어 뚜렷한 건강기능성이 부여됨을 확인할 수 있었다. 또한 견직물의 경우 10회 세탁 후에도 3,566 이온/cc의 음이온을 방출하여 세탁전과 비교했을 때 40% 이상의 방출특성을 유지함으로써 고착제 NaCl의 처리효과가 실용적임을 확인할 수 있었다.

하기 표 8은 김 추출 염료로 염색한 직물의 항균성을 나타내었다.

	박테리아 감소율(%)
	Staphylococcus	Klebsiella pneumoniae
염색	30.0	0
Al 매염처리	99.9	99.9
Cu 매염처리	99.9	99.9
Fe 매염처리	77.0	99.9

상기 표 8은 김 추출 염료로 염색하고 각종 천연 매염제로 매염한 견직물의 황색포도상구균과 폐렴간균에 대한 균 감소율 측정에 의한 항균성을 나타낸 것이다. 김 추출 염료로 염색한 직물의 경우 황색포도상구균에 대해 30.0%의 균 감소율을 나타내었으며, 폐렴간균에 대해서는 뚜렷한 항균성은 관찰되지 않았다. 그러나 각종 천연매염제로 매염하였을 때 Fe 매염을 제외하고 황색포도상구균에 대해 99.9%의 균 감소율을 나타내어 탁월한 항균성이 부여됨을 확인하였다. 이는 김 추출 염료의 주성분인 클로로필(chlorophyll)과 동일한 색소를 가진 대나무로 염색한 경우, 항균성은 1% 미만이었으며, Al 매염시 황색포도상구균에 대해서는 43.7%의 항균성을, 폐렴간균에 대해서는 1% 미만의 항균성을 보였다는 연구보고와 비교하여 본 발명에 따른 방법으로 염색한 직물의 항균성이 우수하다고 할 수 있다. 또한 대나무 숯으로 염색한 견직물의 경우 약12%의 균 감소율을 보인다는 보고(한국의류학회지, 29(2), 279-285, 2005년) 와 비교하여도 김 추출 염료의 항균성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

하기 표 9에는 본 발명의 방법으로 염색한 직물의 각종 염색견뢰도를 나타내었다.

	광	드라이 클리닝	세탁			마찰		오염
		드라이 클리닝	세탁			마찰		산성			알칼리성
		변퇴색	변퇴색	오염		건조	젖음	변퇴색	오염		변퇴색	오염
		변퇴색	변퇴색	견	면	건조	젖음	변퇴색	견	면	변퇴색	견	면
염색	1	2-3	3-4	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5
Al 매염처리	1	1-2	2	4-5	4-5	4	4	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5
Cu 매염처리	2	4	1	4-5	4-5	4-5	4-5	3	4-5		3	4	4-5
Fe 매염처리	1-2	4-5	2-3	4-5	4-5	4	4	3	4-5		3	4-5	4-5

상기 표 9에서 보듯이, 일광견뢰도의 경우 Cu 매염시 2등급을 보이고 그 외에는 1-2등급으로 낮은 견뢰도를 보였다. 드라이클리닝견뢰도는 염색시 2-3등급, Cu 및 Fe 매염시 4-5등급으로 매우 우수하였으며, 세탁견뢰도 변퇴색의 경우 매염시에 비해 염색을 행하였을 때 3-4등급으로 우수한 견뢰도를 보였으며, 오염의 경우 모두 4-5등급으로 매우 우수하였다. 마찰견뢰도는 건/습 모두에서 4-5등급으로 탁월하였으며, 땀견뢰도는 Cu 및 Fe 매염시 변퇴색에서 3등급이었으나 기타의 경우 4-5등급으로 매우 우수한 견뢰도를 나타내었다.

하기 표 10은 본 발명에 따라 염색한 직물의 소취율을 나타내었다.

	염색	Al 매염처리	Cu 매염처리	Fe 매염처리
암모니아	78.9%	94.3%	96.6%	93.8%

상기 표 10은 김 추출 염료로 염색하고 천연 매염처리하였을 때 견직물의 소취성 결과를 나타낸 것이다. 김 추출 염료로 염색을 하였을 경우 소취성은 78.9% 이었고, 천염매염에 의해 93.8%~96.6%로 소취성은 증가하는 경향을 나타내었다. 표 10의 결과로부터 김 추출 염료의 소취능력을 확인할 수 있었다.

하기 표 11은 본 발명에 따라 염색한 직물의 자외선 차단 특성을 나타내었다.

	UPF	UV-R	UV-A	UV-B
염색	18	94.5	94.2	95.3
Al 매염처리	33	97.3	97.2	97.4
Cu 매염처리	25	95.9	95.7	96.4
Fe 매염처리	50+	97.8	97.7	98.1

상기 표 11은 김 추출 염료로 염색하고 천연 매염처리한 견직물의 자외선차단 특성을 나타낸 것이다. 자외선 UV-A(315~400mm)의 차단율 시험에서 미염색의 경우 77.9%인데 비해 염색한 경우 94.2%로 김 추출 염료에 의한 자외선 차단 특성의 향상을 확인할 수 있었다. 또한 매염시 95.7%~97.7%로 매염에 의해 차단특성이 약간 증가하였으나 뚜렷한 향상은 관찰되지 않았다. UV-B(290-315mm)의 차단율은 미염색의 경우 92.4%인데 비해 염색시 95.3%로 차단율이 증가하였으며, 매염시 96.4~98.1%의 차단율을 보였다. 자외선 차단지수(UPF)는 미염색 견직물이 9인데 비하여 김추출 염료로 염색시 18로 2배 증가하였으며 Cu 매염시 25, Al 매염시 33, Fe 매염시 50+로 매염에 의한 차단 특성의 향상을 확인할 수 있었다. 표 11의 결과로부터 김 추출 염료에 의해 자외선 차단 특성이 뚜렷하게 향상된다는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 따라 염색된 직물은 고기능성 건강패션제품으로 여성복, 남성복, 해양패션제품 등 다양하게 사용될 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims

방사무늬 김(Porphyra yezoensis)에 추출 용매를 가하여 색소 추출액을 얻는 단계;
상기 색소 추출액을 동결 건조하여 색소 분말을 얻어 염료를 준비하는 단계; 및
직물이 포함된 욕조에 욕비 1: 100에서 상기 염료를 농도 5 내지 100 %o.w.f.로 투입하여 pH 2 내지 11, 60 내지 90℃의 온도에서 20분 내지 120분동안 직물을 염색하는 단계
를 포함하는 직물 염색 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 염색 단계 이전 또는 이후에 천연매염제로 매염 처리하는 단계를 더 포함하는 직물 염색 방법.
제4항에 있어서,
상기 천연매염제는 철장액, 잿물 또는 초산동인 직물 염색 방법.
제1항에 있어서,
상기 추출 용매는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 아세토니트릴 및 물 중에서 선택된 1종 이상인 직물 염색 방법.
제1항에 있어서,
상기 직물은 면, 마, 모, 실크, 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아크릴 또는 스판덱스인 직물 염색 방법.
제1항에 있어서,
상기 염색 단계 후에 모나자이트로 처리하는 단계를 더 포함하는 직물 염색 방법.
제8항에 있어서,
상기 모나자이트로 처리하는 단계는 모나자이트 농도 5 내지 20% o.w.b.(on the weight of bath)로 40 내지 60℃에서 20 내지 60분간 행해지는 직물 염색 방법.
제1항 및 제4항 내지 제9항중 어느 한 항에 따른 방법으로 염색된 직물.